皇太極見袁祟煥被誘上當，便派大批間諜潛入京城，四處散布流言蜚語，說什麼“袁崇煥引清兵入關，率兵抵京師，欲伺機生變”。一時“滿城怨謗皆起，謂崇煥縱敵擁兵”。袁崇煥對這些全然不知，他在北京城廣渠門外與皇太極大戰，兩脅中箭多處，因身穿重甲，才未致死。經過晝夜兼程、連續作戰的袁崇煥軍隊，極為疲憊。這時袁崇煥又犯了一個致命的錯誤，他幾次進宮求見崇禎，請求軍隊入城休整。“遇事多疑，躁急苛細”的崇禎早已聽到流言蜚語，加上朝中大臣屢次上奏說：從捕獲的後金間諜處得知，袁祟煥常與皇太極暗通書信“密有成約”，“引敵脅和”，“擅殺毛文龍，便是明證”。於是崇禎堅決不許袁崇煥軍隊入城，生怕有變。
這時皇太極見時機已到，便打出了致袁祟煥於死地的最後一招：他突然下令撤退，不與袁崇煥作戰，並密令副將高鴻中和鮑承先施行反間計。兩名副將深夜回到營帳，對在入關後俘獲的兩個明朝太監假意審訊嗬斥了一番，就坐到一旁聊天。當兩個太監剛睡下不久，他們就故作耳語道：“此次撤退，是皇上(指皇太極)的妙計呀！幾天前，皇上曾單騎到袁崇煥大人陣前談了很長時間，袁大人和我們有密約，此事馬上大功告成了！”一個姓楊的太監假裝睡著，但全都聽到了這番話。第二天早上，後金軍隊又亂哄哄地拔營撤退。楊太監乘看守“不意”，偷偷逃回了北京，並立即上朝向祟禎報告這一“重大情報”。這時，當年魏忠賢黨羽的漏網分子王永光也對崇禎說：“袁崇煥引敵長驅直入，這是要挾迫皇上訂城下之盟呀！”
至此，崇禎對袁崇煥暗中通敵、陰謀反叛之事不再有任何懷疑了。他以“議餉”名義誘召袁崇煥進宮，又以“擅殺毛文龍和縱敵深入、進京不戰”等罪名，間成通敵謀反死罪，喝令拿下，投入特務機關錦衣衛的大牢。北京滿城官民百姓聽說此訊，都認為早該除掉這個“死有餘辜”的“心腹禍患”，根本無人出來為他講話。這時禮部尚書兼東閣大學士溫體仁，“陽托嚴正之名、陰行媚嫉之私”，收買了袁崇煥的部將謝尚文做偽證，誣證袁祟煥確實通敵。於是，崇禎下詔令處死袁崇煥。這位自謂“大明國裏一亡命徒”的一代名將，被綁赴西市，千刀萬剮，處以磔刑，並割下首級，送至邊境示眾。
皇太極計殺袁崇煥，是史稱明朝“自壞長城”的一個傑作。以至於此後很長一段時間內，也無人知曉內情。一直到1644年清軍入關建立清朝後，修撰《清太宗實錄》時，真相才大白於天下。《孫子兵法·用間篇》說：“事莫密於間。”皇太極是深通其意的。他冒險出兵誘使袁祟煥回師北京的意圖，即使對擁立他登上皇位、盟誓一心的親兄長大貝勒代善及三貝勒莽古爾泰，也守口如瓶，毫無透露。他先運用“假和談”，然後以“五個利用”最終除掉了這個與自己有著刻骨仇恨的強勁對手：一是利用袁崇煥“急於複遼東”心理；二是利用袁崇煥與毛文龍的私怨；三是利用突襲北京，袁祟煥必然回兵而造成京城混亂局勢；四是利用崇禎猜疑多忌；五是利用太監充當反間，終於如願以償，借祟禎之手使袁崇煥枉為“冤死鬼”。尤其值得重視的是：皇太極竟敢冒全軍覆沒之危，率十萬大軍調動袁崇煥；兵臨北京城下後，又決然棄城而撤，用如此大規模的反常軍事行動來實施反間計劃，可以說是史無前例的。從中可見皇太極駕馭軍事行動及間諜活動的才略已達到爐火純青的地步。